데이터 압축기법

1. 개요

2. 압축기법의 요구사항

3. 데이터 압축

  3.1 Packed Decimal 기법

  3.2 Relative Encoding 기법

  3.3 Character Suppression 기법

  3.4 Huffman 기법

 

 

 

 

 

1. 개요

  - 데이터를 압축하지 않으면 통신망의 한정된 전송 대역폭 문제로 효율적인 전송이 곤란해지며, 저장 측면에서도 저장 공간과 비용이 증가하는 문제가 발생함

  - 따라서 효율적인 데이터의 압축(Data Compression)은 필수적임

  - 정보 압축 기술은 크게 무손실 압축방식과 손실압축방식이 있음

      무손실 압축방식: 데이터의 내용을 바꾸지 않고 원래 내용 그대로 코딩 및 

      손실 압축방식: 인간의 시각이나 청각특성을 이용해 인간이 인지할 수 없는 부분의 데이터를 제거하여 압축을 함, 압축효과 큼

  - 데이터 압축방식으로는 팩형 십진수(Packed decimal), 상대 인코딩(Relative encoding), 문자 단축(Charater suppresion), 호프만 코딩(Huffman coding)등이 있음

 

2. 압축기법의 요구사항

 - 압축된 데이터를 복원 후 원래의 데이터와 큰 차이가 없어야 함

 - 압축알고리즘이 복잡하지 않아야 함

 - 압축과 복원으로 인한 지연 시간이 너무 길지 않아야 함

 - 다양한 데이터 압축률을 지원할 수 있어야 함

 

3. 데이터 압축(Data compression)

 3.1 Packed Decimal 기법

    -  컴퓨터에서 BCD 코드를 사용하여 십진수를 표현하는 방법의 한 가지임

    - BCD 코드에서는 하나의 십진 숫자를 표현하기 위하여 4비트의 크기가 필요하지만, 각각의 십진 숫자는 각각의 바이트에 저장되기 때문에, 두 개의 십진 숫자를 표현하기 위해서는 2바이트의 기억 장소가 필요함

    - 한 바이트에 두 자리를 묶어서(pack) 저장(마지막 자리에 해당하는 4비트를 부호로 나타내기 위하여 사용, 양수이면 1100(C), 음수는 1101(D), 부호가 없으면 1111(F)로 표현한다)

    - 저장 공간을 효율적으로 사용하며 십진수를 표현

    - 일정한 규칙에 따라 데이터를 특수 코드로 변환하여, 데이터 저장소의 크기를 줄이는 작업을 말함

 

 

<참조>      

BCD코드(2진화 10진코드)란? 10진수 한자리의 수를 2진수 4비트로 표현하는 방법

                                         4비트의 2진수 각 비트가 8(2^3), 4(2^2), 2(2^1), 1(2^0)의 가중치를 가지므로 8421코드라고도 한다

7    0111

8    1000

9    1001

 

  3.2 Relative Encoding 기법

     - 서로 차이가 크지 않은 숫자들이나 프레임들을 전송하는 경우에 특정 기준치와의 차이만을 전송하는 방식

     - 동영상의 경우, 압축될 데이터 스트림의 단위가 바로 앞 프레임 데이터 스트림과 약간씩만 다른 경우가 상당히 많은데, 이러한 경우에 Relative encoding 기법이 크게 효과를 볼 수 있음

     - 차동 펄스 코드변조(DPCM) 방식이 대표적인 Relative Encoding 방식임

 

 3.3 Character Suppression 기법

     - 송신 개시 전에 3개 또는 그 이상의 반복되는 문자가 있는지 검사하여 반복이 있는 문자와 그 개수를 대체하여 송신하는 방법

     - 수신 측은 수신된 문자와 그 개수를 인식하여 개수만큼 해당문자를 복사하여 수신된 프레임을 재구성

     - Run-Length Coding 방식이 대표적인 문자 압축방식임

 

  3.4 Huffman 기법

     - 호프만 코딩은 모든 문자가 동일한 출현 빈도로 전송되지 않는 성질을 이용하여 평균 코드 길이를 줄이는 통계적인 압축방식임

     - 출현 빈도가 높은 문자에 적은 비트수를 , 낮은 문자에는 긴 비트수를 할당하여 전송하는 VLC(Variable Length Coding) 방식임

     - 균일한 부호 길이를 할당한 방식보다 압축효과가 크지만 에러가 발생하는 경우 여러 심벌에 걸쳐 영향을 주게됨

     - 출현 빈도를 계산할 때와 실제로 압축할 때 파일을 두 번 읽어서 처리하므로 속도가 늦고 디코더 설계가 복잡

 

 

참조>

김기남 공학원 2012년 1회 정보통신기술사 1회 해설